[发明专利]具有弹性补偿和压力辅助密封功能的球阀金属阀座

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门结构，具体涉及一种硬密封球阀的金属阀座结构。

背景技术

硬密封球阀因为具有启闭速度快、密封面关闭时有自净能力、密封面在开启状态不会受到流动介质的冲刷、阀门开启后流阻和压损小等优点，因而在火力发电厂等行业和系统中的应用越来越广泛，如在大型火电机组中，中小口径的硬密封球阀在主蒸汽、再热蒸汽疏水，对空排汽，给水、减温水隔断，炉水排污，蒸汽超压安全泄放等方面都有较为广泛的应用。这类硬密封球阀中的有些产品，其使用工况要求为：主要处于高压差的常闭状态：启闭次数较多甚至较频繁。由于常处于高压差的关闭状态，因此对阀门有很高的密封要求，一旦有泄漏将很快会对密封面形成较严重的冲刷破坏，有些使用工况下发生泄漏后还会产生汽蚀破坏；启闭较频繁则对阀门的使用可靠性和密封面的抗磨损抗擦伤能力提出了较高的要求。

硬密封球阀现行产品出口侧阀座一般均采用整体式的全刚性结构(见图1)，为了使阀门在关闭后能够达到密封要求，球体在加工精度包括圆度、尺寸精度等方面需要达到很高的要求，并需在装配前对球体和阀座密封面进行配研。目前电厂所使用的这类硬密封球阀产品，能够基本满足使用要求的，主要是国外几个品牌的产品。从产品制造和使用方面来看，这类硬密封球阀产品存在下述的几个不足之处：1、因为整体式的全刚性金属阀座本身不具有补偿能力，因此球体加工需要达到很高的精度，这无疑会增加制造难度和生产成本；2、球阀的球体和阀座密封面在启闭过程中，在垂直方向的不同高度摩擦状况是不一样的，即球体和密封面的磨损是不均匀磨损；另外，尽管球体在关闭时与阀座密封面相吻合的部位装配前与阀座密封面进行了配研，但球体表面的其余部位仍然还存在一定误差，因此球体和阀座密封面在启闭全过程的磨损也是不均匀磨损。不均匀磨损将导致阀门在使用一段时间后密封性能下降甚至出现较严重的泄漏；3、对于中小口径的硬密封球阀来说，由于阀座的刚度大因此其对密封副的吻合性的误差基本无补偿能力，当阀门使用于高温工况时，即使阀座所产生的变形是较微小的，也有可能会导致阀门出现泄漏。而且，这类阀门的阀座及球体在加工的后期经历过热喷涂过程---密封面超音速喷涂碳化钨，存在一定的内应力，因此在进入高温状态时产生一定变形的几率是较大的。

如图2所示为针对上述不足之处进行改进的一种现有技术的示意图，其所进行的改进是：在出口阀座(6)的内孔靠近密封面处开有一环形凹槽，以便让阀座靠近密封面的部位具有一定的弹性补偿能力。从实际应用效果来看，这一结构并未能产生能够满足使用需要的补偿能力和效果，其原因在于：为了保证阀座的强度和使用可靠性，弹性槽左侧需要保持足够的厚度、槽的深度也不能过深，因此阀座弹性槽左侧靠近密封面的部位难以获得足够的弹性变形和补偿能力；另外，阀座密封面靠近左端面的部位由于相对于弹性槽底其弯曲力臂很短完全无法产生变形和位移，这也使得密封面内侧即使能够产生弯曲变形也无法发挥作用。

发明内容

为了克服现有技术和结构所存在的上述的不足之处，本发明提出了一种具有足够的弹性变形和补偿能力、能够有效改善阀门的密封性能、保持较持久的密封寿命的硬密封球阀的金属弹性阀座结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有弹性补偿和压力辅助密封功能的球阀金属阀座结构，所进行的创新和改进主要针对出口阀座，其主要技术方案为：出口侧采用出口阀座组件，所述的出口阀座组件包括阀座体和支撑体，阀座体和支撑体为中心线重合、位置关系为内、外配置的回转体型的零件，两者以外螺纹和内螺纹结合并在远离球体方向的一端有在两者的结合处进行焊接的焊缝；在阀座体的靠近球体的一侧，设置有弯向支撑体方向、厚度适度减薄而具有一定弹性变形能力的弹性臂，在弹性臂的最前端为阀座体的舌部，所述的舌部其前侧在装配后与球体相贴合的表面即为出口阀座组件的密封面，在阀门装配、压紧后，阀座体的舌部的后侧与支撑体之间以锥面或平面相贴合，而出口阀座组件在未与球体和其它零件进行装配时的自由状态，所述的舌部后侧与支撑体两者的锥面或平面贴合面之间有较小的间隙；在阀座体上的弯曲的弹性臂和舌部后侧面与支撑体之间设置有一个环形的空腔---压力腔。

作为对上述技术方案的细化，本发明并附加下述的两个具体的技术方案：

阀座体位于支撑体的内侧，在阀门装配、压紧后，阀座体的舌部的后侧与支撑体之间以锥面相贴合；在支撑体上，均匀分布着数个从外圆上打入的、通向压力腔的通孔。

阀座体位于支撑体的外侧，在阀门装配、压紧后，阀座体的舌部的后侧与支撑体之间以平面相贴合；